矿井安全监测系统简2讲稿

1矿井安全监控系统概述2一、设置矿井监控系统目的：为了实现煤矿安全、高效生产二、矿井监控系统分类：环境安全监控系统、轨道运输监控系统、胶带运输监控系统、提升运输监控系统、供电监控系统、排水监控系统、矿山压力监控系统、火灾监控系统、水灾监控系统、煤与瓦斯突出监控系统、大型机电设备健康状况监控系统等。3三、矿井监控系统与工业监控系统的区别矿井监控系统具有：电器防爆传输距离远（10公里以上）监控对象变化缓慢电网电压波动大，75%-110%抗干扰能力强等41、矿井监测系统的发展矿井监测系统的发展可分为三个时期：[1]早期系统：甲烷监测系统、瓦斯遥测系统和模拟盘调度系统缺点：监测参数单一、监测容量小、性价比低[2]现有监控系统：多参数多环节监控系统如环境安全、轨道运输、矿山压力等5缺点：硬件不通用、软件不兼容、信道、信息不共享等[3]将来矿井监控系统发展方向：向硬件通用、软件兼容、信道、信息共享、多参数、多功能、多媒体全矿井综合监控系统发展。61.1早期的矿井监控系统-甲烷遥测系统一、甲烷遥测系统组成二、作用及功能：监控井下环境中甲烷浓度，并具有瓦斯超限声光报警和断电功能。7三、各元件主要功能:[1]传感器：•将被测瓦斯浓度转换为电信号送至断电仪•具有甲烷浓度显示和甲烷浓度超限声光报警功能•甲烷传感器至断电仪间采用3芯矿用信号电缆连接，最大传输距离为1Km8[2]断电仪：•对甲烷传感器送来的甲烷浓度信号进行调制•将调制后的信号经2芯矿用信号电缆远距离传送至位于地面的遥测仪•对接收到的甲烷浓度信号进行判别，若超过断电浓度，则切断电源，实现瓦斯-电闭锁•将井下电网的交流电转换为本质安全型直流电，作为自身及甲烷传感器的电源9[3]遥测仪：•对接收到的调制信号解调后显示甲烷浓度•对甲烷浓度信号进行报警判别，当超过报警门限时，发出声光报警信号•将解调后的甲烷浓度信号传输给记录仪[4]记录仪：•将甲烷浓度实时记录下来10四、早期的矿井监控系统的主要缺点监测参数单一监测容量小电缆用量大111.2矿井监控系统现状现在的矿井监控系统由早期的单一参数，发展到今天的多环节、多参数监控系统。主要有：•环境安全监控系统•轨道运输监控系统•胶带运输监控系统•提升运输监控系统•供电监控系统•排水监控系统•矿山压力监控系统•火灾监控系统•煤与瓦斯突出监控系统•水灾监控系统•大型机电设备健康状况监控系统12环境安全监控系统可控参数：甲烷、一氧化碳、二氧化碳、氧气、硫化氢、风速、负压、湿度、温度、风门状态、风窗状态、风筒状态、局部通风机开停、主通风机开停、工作电压、工作电流等，并实现甲烷超限声光报警、断电和甲烷风电闭锁控制等。轨道运输监控系统：被监测机车状态、电动转撤机、机车编号、运行方向、运行速度、车皮数、空(实)车皮数等，并实现信号机、电动转辙机闭锁控制等。13•提升运输监控系统：罐笼位置、速度、安全门状态等•供电监控系统：电网电压、电流、功率、功率因数、馈电开关状态、电网绝缘等，漏电保护等.•火灾监控系统：一氧化碳、二氧化碳、氧气浓度等.•煤与瓦斯监控系统：煤岩体声发射、瓦斯涌出量等.141.2.1矿井监控系统组成:1516①分站主要功能：对传感器输入信号与主站反馈回来的信号进行处理,控制执行机构动作.②主站主要功能：一方面接收分站传输的信号,送至主机处理;一方面接收主机反馈的信号,送至相应分站.③主机主要功能：接收监测信号,然后进行校正、报警判别，反馈至分站，同时将信息传输给打印机、管理工作站、数据服务器等171.2.2现有矿井监控系统存在问题:①各种功能的监控系统硬件不通用,软件不兼容,信道信息不共享;从而造成设备重复投资,电缆重复铺设.②没有能够将数据、文字、声音、图象等有机地结合,信息利用率不高.18③没有能够将监控系统与矿井机电设备实现一体化,没有与便携式仪器相连接的移动监控网.④现有传感器输出信号为模拟信号（电压型、电流型、电脉冲型）和开关量信号（不是数字信号）,很难实现传感器及执行机构的电缆多路复用.⑤现有矿井监控系统为主从式传输，传感器信号必须经分站传至主站，再传给主机，不能越级。191.3全矿井综合监控系统20全矿井综合监控系统是一种可实现多环节、多参数监控的多功能监控系统，它是矿井监控系统的发展方向。全矿井综合监控系统主要由智能传感器（含执行机构）、智能监控站（可多层）、调度管理网络等组成。211.3.1智能传感器智能传感器与现有传感器有以下不同：[1]通用电路智能传感器可配接各种不同的传感元件，当用于不同被测物理量时，只需更换传感元件；并且同一传感器还可同时接入多个传感元件构成多参数传感器。221.1.3.1智能传感器电路通用:可配接各种不同的传感组件组成:23[2]数字信号传输与多路复用智能传感器采用数字信号传输（现有传感器是模拟信号和开关量信号），多台传感器可共享一根多芯电缆。[3]就地控制智能传感器直接控制执行机构，较经分站控制执行机构速度快、可靠性高的优点。241.3.2智能监控站—类似分站功能：信号采集、传输，与主站(或上级智能控制站)双向数据传输等功能.1.3.3调度管理网络—似现有系统中心站作用：初始化,显示,打印,储存,控制干预等.252、矿井监控系统的特点及要求2.1矿井监控系统的特点•电气防爆（煤矿瓦斯、煤尘等易燃、易爆）•传输距离远（矿井监控系统传输距离至少10km）•网络结构宜采用树形结构（井下巷道为树形分支结构）26•监控对象变化缓慢（矿井监控对象多为缓变量）•电网电压波动大,电磁干扰严重（井下空间小，电气设备多）•工作环境恶劣（有腐蚀性气体、矿尘大、潮湿）•传感器宜采用远程供电（传感器安装地点环境恶劣，不易就地供电，多采用分站远距离供电分布式光纤温度传感器可实现沿光纤连续分布的温度场的分布式测量，测试用光纤的跨距可达几十千米，空间分辨率高、误差小，与单点或多点准分布测量相比具有较高的性能价格比。分布式光纤温度传感器具有很多优点：(1)光纤是本质绝缘的，适合易燃、易爆环境(2)光纤中传输的是光信号，抗强电磁干扰(3)光纤纤细柔软，易于安装(4)实现温度的分布式测量272.2矿井监控系统信息传输要求•传输介质：采用价格较低的矿用双绞线电缆，光缆也可•网络结构：宜采用树型网络结构，易安装维护，成本低•工作方式：现有监控系统均为主从式，抗故障能力差；今后将向多主或无主工作方式转化•传输距离：分站与主站之间、分站与分站之间的最大传输距离应不小于10km，传感器及执行机构与分站之间应不小于2km283矿井安全监控系统矿井安全监控系统主要是用来监测甲烷、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢浓度，风速、负压、温度、湿度，风门、风窗、风筒状态，局扇、主扇开停，工作电压、电流等，并实现甲烷超限声光报警、断电，甲烷风电闭锁控制，断电命令与馈电状态不符声光报警等。293.1安装、使用与维护《规程》第158条规定：所有矿井必须装备矿井安全监控系统。3.2设计必须对安全监控设备的种类、数量和位置、信号电缆和电源电缆的敷设，控制区域进行设计，并绘制布置图。303.3对安全监控设备的要求[1]符合有关国家标准和行业标准，通过煤炭行业标准化归口审查，通过国家技术监督局认证的检测机构的检验，并取得“MA标志准用证”和“防爆合格证”。[2]采用本质安全型设备，设备与设备之间的输入输出信号也必须为本质安全型信号[3]监控设备之间必须使用专用阻燃电缆连接，确保本质安全防爆性能31[4]必须具有故障闭锁功能，当与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时，必须切断该设备所控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁，当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。[5]为防止系统主机和电缆发生故障时，无法实现甲烷超限声光报警、断电和停风断电，甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能必须由现场设备完成，当主机和系统发生故障时，系统必须保证甲烷断电仪和甲烷风电闭锁装置的全部功能。32[6]为保证对甲烷浓度的连续监控，矿井安全监控系统、甲烷风电闭锁装置、甲烷断电仪必须装备备用电池。当电网停电后，必须保证正常工作时间不小于2h。[7]具备防雷保护功能[8]具有断电状态和馈电状态监测、报警、显示、存储和打印报表功能333.3.1甲烷断电仪必须具备下列功能：▲甲烷浓度达到或超过报警浓度时，声光报警▲甲烷浓度达到或超过断电浓度时，切断被控设备电源并闭锁，甲烷浓度低于复电浓度时，自动解锁▲与闭锁控制有关的设备未投入正常运行或故障时，应切断该设备所监控区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁，当与闭锁控制有关的设备工作正常并稳定运行后，自动解锁。343.3.2甲烷风电闭锁装置必须具备下列功能：具有甲烷断电仪全部功能和风电闭锁功能风电闭锁：当局部通风机停止运转，或局部通风机风筒中的风速低于规定值时，系统应能切断供风区域的全部非本质安全型电气设备的电源并闭锁；当局部通风机恢复正常工作或风筒中的风速大于规定值时，系统应能自动解锁353.4安装要求:▲必须根据已批准的作业规程或安全技术措施提出安装申请，并分别报送通风和机电部门▲安全监控设备的供电电源必须取自被控开关的电源侧，严禁接在被控开关的负荷侧▲与安全监控设备关联的电气设备，电源线及控制线在拆除或改线时，必须与安全监控管理部门共同处理。363.5调校要求▲安全监控仪器设备必须定期调试校正，每月至少1次▲调校内容：零点、灵敏度、报警点、断电点、复电点、指示值、控制逻辑等▲应采用空气样和相应的标准气样或校准气样进行调试和校准，标准气样含CH40.5-3.0%（国家技术监督局认证），校准气样含CH41.0-3.0%（国家煤矿安全监察局认证）373.6甲烷传感器的设置3.6.1.总则：▲甲烷传感器应布置在巷道的上方，并应不影响行人和行车，安装维护方便.▲甲烷传感器应垂直悬挂，距顶板(顶梁)不得大于300mm，距巷道侧壁不得小200mm。▲甲烷传感器的报警浓度、断电浓度、复电浓度和断电范围必须符合《煤矿安全规程》要求383.6.2、采煤工作面甲烷传感器的设置⑴采煤工作面要求设置甲烷传感器的情况：低瓦斯、高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井都必须设置工作面甲烷传感器，低瓦斯矿井工作面至少设置1个，高瓦斯矿井工作面至少设置2个高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面还必须在回风巷设置甲烷传感器高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面上隅角必须设置便携式甲烷检测报警仪39煤与瓦斯突出矿井的采煤工作面的甲烷传感器不能控制其进风巷内全部非本质安全型电气设备时，则必须在进风巷设置甲烷传感器采煤工作面串联通风时，被串工作面的进风巷必须设置甲烷传感器采煤机必须设置机载式甲烷断电仪或便携式甲烷检测报警仪40⑵回采工作面甲烷传感器设置地点：应尽量靠近工作面设置，如图其报警浓度1.0%CH4，断电浓度1.5%CH4，复电浓度﹤1.0%CH4，断电范围为：工作面及回风巷全部非本质安全型电气设备；有煤与瓦斯突出矿井的回采工作面断电范围：进风巷、工作面及回风巷全部非本质安全型电气设备。41⑶回采工作面回风巷甲烷传感器设置地点：回风巷甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀,且风流稳定的位置，如图。其报警浓度1.0%CH4，断电浓度1.0%CH4，复电浓度﹤1.0%CH4，断电范围为工作面及回风巷全部非本质安全型电气设备42⑷回采工作面进风巷甲烷传感器设置地点：用于监测有煤与瓦斯突出矿井的回采工作面的进风巷甲烷传感器，应尽量靠近工作面设置，如图。其报警浓度0.5%CH4，断电浓度0.5%CH4，复电浓度﹤0.5%CH4，断电范围为：进风巷全部非本质安全型电气设备43⑸被串联回采工作面进风巷甲烷传感器设置地点被串联工作面进风巷甲烷传感器应设置在瓦斯等有害气体与新鲜风流混合均匀、且风流稳定的位置，如图。其报警浓度0.5%CH4，断电浓度0.5%CH4，复电浓度﹤0.5%CH4，断电范围为：进风巷、工作面及回风巷全部非本质安全型电气设备443.6.3掘进工作面甲烷传感器的设置⑴掘进工作面要求设置甲烷传感器的情况：低瓦斯、高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井的掘